FMV.X.W命令とFMV.W.X命令

整数レジスタと浮動小数点レジスタ間で値の受け渡しを行う命令。

fmv.w.x (Floating-point move Word from Integer)

f[rd] = x[rs1]

fmv.x.w (Floating-point Move Word to Integer)

x[rd] = f[rs1]

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実装した。

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diff --git a/rtl/cpu.sv b/rtl/cpu.sv

index 6b61886..c24e209 100644

--- a/rtl/cpu.sv

+++ b/rtl/cpu.sv

@@ -92,6 +92,7 @@ module cpu(

logic dc_mem_to_reg;

+ logic dc_reg_to_reg;

logic branch;

logic jump;

logic jump_reg;

@@ -109,6 +110,7 @@ module cpu(

.aluOp(alu_op),

.fpuOp(fpu_op),

.memToReg(dc_mem_to_reg),

+ .regToReg(dc_reg_to_reg),

.branch(branch),

.jump(jump),

.jumpReg(jump_reg),

@@ -207,6 +209,7 @@ module cpu(

assign rf_we3 = (stage_reg == WB_STAGE) && dc_reg_write;

assign rf_write_data3 = (dc_mem_to_reg) ? mem_rdata_reg : // lw の場合

+ (dc_reg_to_reg) ? rf_read_data1 : // fmv.x.w, fmv.w.x の場合

(jump) ? pc_reg + 4 : // jal, jalr の場合

(fpu === 1'b1) ? fpu_result_reg // FPU の演算結果

: alu_result;

@@ -332,6 +335,7 @@ module decoder(

output logic memToReg,

+ output logic regToReg,

output logic branch,

output logic jump,

output logic jumpReg,

@@ -390,6 +394,10 @@ module decoder(

(opCode == 7'b0000111) ? 1'b1 // flw

: 1'b0;

+ assign regToReg = (opCode == 7'b1010011 && funct7 == 7'b1110000) ? 1'b1 : // fmv.w.x

+ (opCode == 7'b1010011 && funct7 == 7'b1111000) ? 1'b1 // fmv.x.w

+ : 1'b0;

+

assign branch = (opCode === 7'b1100011) ? 1'b1 // B type

: 1'b0;

@@ -422,8 +430,13 @@ module decoder(

// readRegType1 は 1 で、writeRegType は 0 になる

// feq, flt, fle の場合（opCode = 1010011, funct7 = 1010000）

// writeRegType は 0 になる

+ // readRegType1 は 0（整数レジスタ） で、writeRegType は 1（浮動小数点レジスタ） になる

+ // readRegType1 は 1（浮動小数点レジスタ） で、writeRegType は 0（整数レジスタ） になる

assign readRegType1 = (opCode === 7'b1010011 && funct7 === 7'b1101000) ? 1'b0 : // 整数レジスタを参照 (fcvt.s.w = int to float)

(opCode === 7'b1010011) ? 1'b1 // 浮動小数点レジスタを参照 (fcvt.s.w 以外の RV32F の R-type 命令)

: 1'b0; // 整数レジスタを参照

@@ -434,6 +447,7 @@ module decoder(

assign writeRegType = (opCode === 7'b0000111) ? 1'b1 : // 浮動小数点レジスタへ書き込み (flw)

(opCode === 7'b1010011 && funct7 === 7'b1100000) ? 1'b0 : // 整数レジスタへ書き込み (fcvt.w.s = float to int)

(opCode === 7'b1010011 && funct7 === 7'b1010000) ? 1'b0 : // 整数レジスタへ書き込み (feq, flt, fle)

+ (opCode === 7'b1010011 && funct7 === 7'b1110000) ? 1'b0 : // 整数レジスタへ書き込み (fmv.x.w)

(opCode === 7'b1010011) ? 1'b1 // 浮動小数点レジスタを参照（RV32F の R type）

: 1'b0; // 整数レジスタへ書き込み

diff --git a/rtl/fpu_controller.sv b/rtl/fpu_controller.sv

index 61524a0..6111da0 100644

--- a/rtl/fpu_controller.sv

+++ b/rtl/fpu_controller.sv

@@ -88,7 +88,7 @@ module fpu_controller(

(op === 4'b1010) ? fle_out_stb :

(op === 4'b0010) ? multiplier_out_stb :

(op === 4'b0011) ? divider_out_stb

- : 1'bx;

+ : 1'b1; // 該当しない場合は、すぐにアサートしても良いかもしれない

assign out = (op === 4'b0000 || op === 4'b0001) ? adder_out :

(op === 4'b0100) ? int2float_out :

(op === 4'b0101) ? float2int_out :

diff --git a/rtl/test_program/fp.sv b/rtl/test_program/fp.sv

index b11f2ff..c04e51c 100644

--- a/rtl/test_program/fp.sv

+++ b/rtl/test_program/fp.sv

@@ -4,10 +4,10 @@

-// FDIV.S のテスト

+// FMV 系のテスト

// FADD.S のテスト (1.0 + 2.0)

+// FDIV.S のテスト

+

// テスト用の浮動小数点数データ

@@ -127,7 +133,7 @@ mem_monitor_wstrb_reg = 4'b0000;

wait(mem_ready);

assert(

- mem_rdata === 32'h3fc00000 // 1.5

+ mem_rdata === 32'h40400000 // 3.0

) $display("PASSED"); else $display("FAILED: %h", mem_rdata);

mem_monitor_valid_reg = 0;

@@ -253,7 +259,7 @@ mem_monitor_wstrb_reg = 4'b0000;

wait(mem_ready);

assert(

mem_rdata === 32'h0

-) $display("PASSED"); else $display("@FAILED: %h", mem_rdata);

+) $display("PASSED"); else $display("FAILED: %h", mem_rdata);

mem_monitor_valid_reg = 0;

@@ -331,3 +337,15 @@ assert(

) $display("PASSED"); else $display("FAILED: %h", mem_rdata);

mem_monitor_valid_reg = 0;

+

+mem_monitor_on = 1;

+mem_monitor_valid_reg = 1;

+mem_monitor_addr_reg = 32'h158;

+mem_monitor_wstrb_reg = 4'b0000;

+#10;

+wait(mem_ready);

+assert(

+ mem_rdata === 32'h3fc00000 // 1.5

+) $display("PASSED"); else $display("FAILED: %h", mem_rdata);

+mem_monitor_valid_reg = 0;

+#10;